[发明专利]钛合金硅藻土氧化铁钡复合材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于金属材料领域，涉及一种钛合金硅藻土氧化铁钡吸波减振复合材料及其制备方法及其制备方法。

二、背景技术

目前材料领域中，对材料的吸波减振作用受到了重视。

CN200410023374.1涉及一种铝基吸波材料及其制备方法，其特征在于：将铝或铝合金板表层采用直流或交流电一步或二步阳极氧化法形成多孔氧化铝膜，制成铝基多孔氧化铝模板，即AAO模板；采用直流或脉冲电流电化学沉积在铝基AAO多孔膜中组装磁性纳米金属线阵列，制成表层原位组装磁性纳米线阵列的铝基吸波材料。该方法的缺点是要求技术难度高。

CN200910071958.9提出陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料及其制备方法，它涉及一种用于吸收电磁波的复合材料及其制备方法。将表面镀有铁磁金属镀层的陶瓷晶须在温度为300～400℃、热处理气氛为氢气或氩气的条件下热处理60分钟，即得陶瓷晶须/铁磁金属复合吸波材料。该方法的缺点是陶瓷晶须表面涂铁磁金属镀层，加工中铁磁金属易脱落。

CN200810219444.9公开了一种颗粒增强阻尼多孔镍钛记忆合金基复合材料的制备方法。采用梯级粉末烧结法，将镍、钛金属粉末和调控材料的硅或氧化铝颗粒按一定比例均匀混合后压制成生坯，硅颗粒或氧化铝颗粒占生坯重量的5～15％，采取梯级加热方式一次整体烧结而制得复合材料。该材料的缺点是吸波性能差。

三、发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种钛合金硅藻土氧化铁钡复合材料，该复合材料吸波性能高，并且具有优越的阻尼性能。

本发明的另一目的是提供钛合金硅藻土氧化铁钡复合材料的制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

该复合材料以钛合金为基体，在基体上分布着硅藻土氧化铁钡复合物，该硅藻土氧化铁钡复合物占复合材料的体积百分比为45-55％；硅藻土氧化铁钡复合物的颗粒为0.5-1mm；该钛合金基体的化学成分的重量百分含量：Al为3％～8％，Ta为0.001％～0.005％，Si为0.5％-1％，其余为Ti；硅藻土氧化铁钡复合物是氧化铁钡钻入硅藻土的孔隙中，在孔隙壁面形成一层厚度为0.1-10μm薄膜。

一种钛合金基硅藻土氧化铁钡复合材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

a.硅藻土氧化铁钡复合物的准备：

将氯化铁、硝酸钡和柠檬酸以1∶(5-10)∶(5-20)的重量比例加水溶解(加少量水至溶解，得到三者混合溶液)，然后放入硅藻土，在80℃水浴中搅拌10-20min，硅藻土的尺寸为0.5-1mm，三者的混合溶液和硅藻土的重量比为(5-10)∶1，搅拌结束后，将搅拌物置于120℃的烘箱中保温30min后自然冷却，然后再放入550-590℃的烘箱中，保温30min后自然冷却，得到硅藻土氧化铁钡复合物；

再把氯化铁和硫酸亚铁铵装入带聚四氟乙烯衬里的水热容器中，加水溶解(加少量水直到溶解)，再装入上述硅藻土氧化铁钡复合物，搅拌以上三种物质达5-10min，三种物质氯化铁、硫酸亚铁铵及硅藻土氧化铁钡复合物的重量比为1∶1∶(1-2)，搅拌结束后将搅拌物置于220℃的烘箱中保温3h后，自然冷却便得到硅藻土氧化铁钡复合物；

然后，将最后得到的硅藻土氧化铁钡复合物放入底部通真空系统的水冷钢制模具的空腔中形成复合物预制体，复合物预制体占金属模具空腔体积的45-55％；此时可开启水冷系统，控制进水温度为20-30℃，

b.钛合金基体的准备：将重量百分含量Al为3％～8％，Ta为0.001％～0.005％，Si为0.5％-1％，其余为Ti原料在1680-1720℃温度下熔化成合金液；

c.开启真空系统，控制上述钢制模具内的相对真空度为-30Kpa，将上述合金液体浇入钢制模具空腔内的复合预制体的上面，并注满模具，钛合金液体在真空压力作用下渗入复合物预制体中的间隙，在钢制模具内冷却凝固而形成钛合金基硅藻土氧化铁钡复合材料。

本发明相比现有技术的有益效果如下：

本发明中硅藻土空隙大，易于接纳铁氧体，铁氧体处于硅藻土的空隙中，形成铁氧体不会散落的硅藻土氧化铁钡复合物，因而成为复合材料吸收电磁波的坚实的物质中心；铁和钡氧化物复合吸波，作用比单一铁氧体增强。其中复合材料中的氧化铁钡为Fe₃O₄和BaO的混合物。

铁氧体处于硅藻土的空隙中，不于钛合金液体接触，因此不会造成钛合金的氧化；